Выбор геометрической схемы фермы, определение длин стержней

Генеральными размерами фермы являются ее пролет и высота. В нашем случае при­менена ферма трапециидальной формы. Длины стержней решетки определяем графическим способом.

Рис 3. Геометрическая схема фермы

Определение расчетных узловых нагрузок

Основными нагрузками на стропильные фермы являются: постоянные - от массы не­сущих и ограждающих несущих конструкций покрытия и временные - от снега.

Все нагрузки, действующие на ферму, принимаются приложенными к узлам, на кото­рые опираются прогоны.

Расчетная постоянная нагрузка на узел фермы F_п=q_п*d=7, 968*3=23, 904 кН.

Временная узловая нагрузка от снега F_CH = р_сн *d = 14, 4*3=43, 2 кН.

Так как сопряжение фермы с колонной принято жестким, в элементах фермы возни­кают дополнительные усилия от рамных моментов на ее опорах. Вследствие этого в опорных сечениях возникают горизонтальные пары сил H₁=M_л/h_оп=286, 967/2, 36=121, 6 кН и Н₂=M_пр/h_оп=4, 645/2, 36=1, 97 кН.

Величины Мл и Мпр принимаем из таблицы расчетных усилий колонны для ее верхне­го сечения (4-4).

Определение усилий в стержнях фермы

При расчете фермы предполагается, что все стержни в узлах соединены шарнирно, оси всех стержней прямолинейны. Стержни такой системы работают только на осевые силы - растяжение или сжатие. Усилия в стержнях фермы определим графическим методом - по­строением диаграммы Максвела-Кремона. Определим отдельно усилия от постоянной, сне­говой нагрузок и опорных моментов. Вначале определим усилия для единичных воздействий F = 1 и М = +1, а затем вычислим расчетные усилия путем умножения усилий от единичных загружений на их фактические значения.

Рис 4. Расчетные схемы фермы

 

 

 

4.4 Составление таблицы расчетных усилий в стержнях фермы

Элем. фермы	Обознач. стержня	Усилия от узловой вертикальной нагрузки F, кН	Усилия от опорного момента Моп, кНм	Расчетные усилия
Р=1 слева	Р=1 справа	Fп= 23, 90	Снеговая нарг.= 43, 2	Млев =1	Мпр =1	Мп = - 43, 524	Мсн = - 78, 712	Моп мах = -286,	Моп соот = 4, 645	Моп мin = 151, 05	Моп соот = -140, 56	ψ = 1	ψ = 0, 9
слева	спр	по прол.	сж	раст	сж	раст
Нижний пояс	Н-1							0, 424		-18, 45	-33, 37	-121, 67		64, 045		51, 83		158, 0	39, 18
Н-3	2, 988	1, 195	99, 97	129, 08	51, 62	180, 70	0, 349	0, 050	-17, 36	-31, 40	-100, 15	0, 232	52, 716	-7, 028		231, 9	7, 32	258, 1
Н-5	4, 511	2, 256	161, 73	194, 87	97, 45	292, 33	0, 282	0, 094	-16, 36	-29, 59	-80, 92	0, 436	42, 596	-13, 212		408, 1		408, 3
Н-7	4, 804	3, 203	191, 36	207, 53	138, 36	345, 90	0, 223	0, 134	-15, 53	-28, 10	-63, 99	0, 622	33, 684	-18, 835		493, 6		475, 2
Н-9	4, 054	4, 054	193, 78	175, 13	175, 13	350, 26	0, 169	0, 169	-14, 71	-26, 60	-48, 49	0, 785	25, 527	-23, 754		502, 7		471, 9
Верхний пояс	В-2	-1, 542	-0, 617	-51, 60	-66, 61	-26, 65	-93, 26	-0, 386	-0, 026	17, 93	32, 42	110, 76	-0, 12	-58, 305	3, 654	94, 5		137, 6	71, 1
В-4	-3, 777	-1, 743	-131, 92	-163, 16	-75, 29	-238, 46	-0, 315	-0, 073	16, 88	30, 54	90, 39	-0, 339	-47, 580	10, 260	322, 9		355, 8
В-6	-4, 668	-2, 746	-177, 19	-201, 65	-118, 62	-320, 28	-0, 252	-0, 114	15, 93	28, 80	72, 31	-0, 529	-38, 064	16, 023	452, 7		443, 42
В-8	-4, 425	-3, 644	-192, 84	-191, 16	-157, 42	-348, 58	-0, 195	-0, 152	15, 10	27, 31	55, 95	-0, 706	-29, 454	21, 365			474, 2
Раскосы	1-2	2, 871	1, 148	96, 05	124, 02	49, 59	173, 62	-0, 072	0, 048	1, 04	1, 88	20, 66	0, 222	-10, 875	-6, 746		272, 6		273, 9
2-3	-2, 823	-1, 129	-94, 45	-121, 95	-48, 77	-170, 72	0, 071	-0, 047	-1, 04	-1, 88	-20, 37	-0, 218	10, 724	6, 606	268, 1		269, 4
3-4	1, 528	1, 064	61, 94	66, 01	45, 96	111, 97	-0, 067	0, 044	1, 00	1, 81	19, 22	0, 204	-10, 120	-6, 184		176, 7		182, 8
4-5	-1, 506	-1, 048	-61, 04	-65, 05	-45, 27	-110, 33	0, 066	-0, 044	-0, 95	-1, 73	-18, 93	-0, 204	9, 969	6, 184	174, 1		180, 1
5-6	0, 306	0, 991	30, 99	13, 21	42, 81	56, 03	-0, 062	0, 041	0, 91	1, 65	17, 79	0, 190	-9, 365	-5, 762		89, 6
6-7	-0, 303	-0, 978	-30, 61	-13, 08	-42, 24	-55, 33	0, 062	-0, 041	-0, 91	-1, 65	-17, 79	-0, 190	9, 365	5, 762	88, 5		98, 99
7-8	-0, 817	0, 927	2, 62	-35, 29	40, 04	4, 75	-0, 058	0, 039	0, 82	1, 49	16, 64	0, 181	-8, 760	-5, 481		45, 0	39, 79	55, 98
8-9	0, 808	-0, 917	-2, 60	34, 90	-39, 61	-4, 71	0, 058	-0, 04	-0, 87	-1, 57	-16, 64	-0, 176	8, 760	5, 341	44, 65	29, 86	55, 68	39, 22

Подбор сечения стержней фермы

Для стержней фермы принимаем сталь С255, R_y=250Мпа при t=4-10мм.

Элем. фермы	Обознач.	Расчетные усилия	Расчетные длины	Характеристики расчетного сечения	Гибкость	φ min	γ c	σ, МПа	Принятое сечение
N, кН	М, кНм	Lx, см	Ly, см	h*b*δ, мм	F, см2	ix	iy	λ x	λ y
Нижний пояс	Н-1	-158, 0	-			110*3	11, 3	3, 92	3, 92	38, 26	38, 26	0, 898		155, 7	140*6
Н-3	+258, 1	-		-	63*5	10, 5	2, 29	2, 29		-	-	0, 95	245, 8	140*6
Н-5	+408, 3	-		-	60*140*6		2, 4	4, 68		-	-	0, 95	194, 4	140*6
Н-7	+475, 2	-		-	60*140*6		2, 4	4, 68		-	-	0, 95	226, 2	140*6
Н-9	+471, 9	-		-	60*140*6		2, 4	4, 68	62, 5	-	-	0, 95	224, 7	140*6
Верхний пояс	В-2	-137, 6	18, 90	300, 5		160*4	24, 3	6, 38	6, 38	47, 1	94, 2	0, 309		183, 3	160*6
В-4	-355, 8	15, 75	300, 5		160*4	24, 3	6, 38	6, 38	47, 1	94, 2	0, 558		262, 4	160*6
В-6	-443, 42	15, 75	300, 5		180*5	33, 9	7, 08	7, 08	42, 4	84, 9	0, 638			180*5
В-8	-474, 2	16, 83	300, 5		180*5	33, 9	7, 08	7, 08	42, 4	84, 9	0, 638		219, 3	180*5
Раскосы	1-2	+273, 9	-	279, 8	-	110*3	12, 5	4, 33	4, 33	64, 61	-	-	0, 95	219, 1	110*3
2-3	-269, 4	-	292, 4	292, 4	140*4	21, 1	5, 5	5, 5	53, 16	53, 16			142, 8	140*4
3-4	+182, 8	-	292, 6	-	110*3	12, 5	4, 33	4, 33	67, 57	-	-	0, 95	146, 2	110*3
4-5	-180, 1	-	305, 3	305, 3	140*4	21, 1	5, 5	5, 5	55, 51	55, 51			95, 7	140*4
5-6	+100	-	305, 5	-	110*3	12, 5	4, 33	4, 33	70, 55	-	-	0, 95		110*3
6-7	-98, 99	-	318, 4	318, 4	140*4	21, 1	5, 5	5, 5	57, 89	57, 89			52, 7	140*4
7-8	+55, 98	-	318, 6	-	110*3	12, 5	4, 33	4, 33	73, 58	-	-	0, 95		110*3
8-9	-55, 68	-	331, 9	331, 9	140*4	21, 1	5, 5	5, 5	60, 35	60, 35			29, 7	140*4
Стойка	9-9’		-			140*4	21, 1	5, 5	5, 5	53, 82	53, 82	-	-	-	140*4

 

Расчет и конструирование узлов фермы

Узлы выполняем бесфасоночными (состоят из пояса и примыкающих к нему элементов решетки). Проверяются расчетами:

1) на продавливание (вырывание) участка горизонтальной стенки трубы пояса, контактирующего с элементом решетки. Этот расчет производится только при b_p/b_n≤ 0, 9.

где Р – усилие в рассматриваемом элементе решетки;

γ _с – коэффициент условий работы (γ _с=0, 9);

γ _р=1, 2 при растяжении в поясе и γ _р =1, 5-F/(AR_y) при сжатии, где F-усилие в поясе со стороны растянутого раскоса, А – площадь пояса;

n₁=1, n₂=0, 4 – для узлов первого типа, n₁=2, n₂=1 – для узлов второго типа.

2) на несущую способность участка вертикальной стенки трубы пояса в месте примыкания сжатого элемента рашетки. Эта проверка производится только при отношении b_p/b_n> 0, 85.

,

P – сжимающее усилие в элементе решетки;

К – коэффициент, определяемый в зависимости от h_n/t_n и R_y;

m₂=0, 8 при h_n/t_n≥ 25, в остальных случаях m₂=1.

3) расчет на прочность элементов решетки в зоне примыкания к поясу.

,

Р – расчетное усилие в рассматриваемом элементе решетки;

А_р – площадь сечения элемента решетки;

К – коэффициент, определяемый в зависимости от h_р/t_р и R_y;

4) на прочность сварных швов, прикрепляющих элементы решетки к поясу.

Узел 1.

Рис 5. Узел 1

Расчет на продавливание производится для двоих раскосов, т.к. b_p/b_n=140/160=0, 875≤ 0, 9 и b_p/b_n=110/160=0, 688≤ 0, 9. Для раскоса 2-3:

условие не выполняется, следует толщину стенки поясной трубы увеличить до 6 мм, тогда правая часть проверочной формулы увеличится в (0, 6/0, 4)² раз и составит 389, 25кН и условие прочности будет выполнено.

Для раскоса 3-4:

условие прочности выполняется.

Проверка несущей способности участка вертикальной стенки трубы пояса в месте примыкания сжатого раскоса производится, т.к. b_p/b_n=140/160=0, 875> 0, 85.

, условие выполняется.

Расчет на прочность элементов решетки в зоне примыкания к поясу для стержня 2-3:

для стержня 3-4:

условие для обоих раскосов выполняется.

Расчет сварных швов. Сварка выполняется полуавтоматом в среде углекислого газа. По таблице 55 СНиП II-23-81^* принимаем сварочную проволоку Св-08Г2С; по таблице 56:

- R_wf=215МПа – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва,

- R_wun=490МПа – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению, R_wz=0, 45*R_un=0, 45*380=171МПа – расчетное сопротивление металла шва по границе сплавления; R_un=380МПа – нормативное сопротивление сталь С255 по таблице 51^* СНиП II-23-81^*.

По таблице 38 СНиП II-23-81^*: k_fmin=5мм, k_fmax=1, 2*t_min=1, 2*5=6мм. Согласно п. 11.2 СНиП II-23-81^* принимаем γ _wf=γ _wz=1 – коэффициенты условий работы шва. По таблице 34 СНиП II-23-81^* β _f=0, 7, β _z=1, 0.

Рассчитываем дальнейший расчет выполняем по металлу шва.

Для 2-3

 

Для 3-4

Узел 2.

Рис 6. Узел 2

Расчет на продавливание производится для одного раскоса, т.к. b_p/b_n=140/140=1> 0, 9 и b_p/b_n=110/140=0, 786≤ 0, 9. Для раскоса 4-5:

условие выполняется.

Проверка несущей способности участка вертикальной стенки трубы пояса в месте примыкания сжатого раскоса производится, т.к. b_p/b_n=140/140=1> 0, 85.

, условие выполняется.

Расчет на прочность элементов решетки в зоне примыкания к поясу для стержня 4-5:

для стержня 5-6:

условие для обоих раскосов выполняется.

Расчет сварных швов.

Для 4-5

 

Для 5-6

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I-1. Определение объёма гранта
2. I. ВЫБОР ТЕМЫ НАУЧНОГО ДОКЛАДА
3. II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ГРАНИЦ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО ПОЛЯ ЧЕЛОВЕКА
4. II. Определение площади зоны заражения АХОВ.
5. III. Выбор крепежного приспособления и способа крепления
6. Ill. Самоопределение к деятельности
7. IV.3. Определение преобладания типа темперамента
8. V) Построение переходного процесса исходной замкнутой системы и определение ее прямых показателей качества
9. XIV. Реализация права абитуриентов на выбор места обучения
10. YВыбор средствy распространения yинформации.
11. Абстрактное как абстрактно-всеобщее определение конкретного целого
12. Автоматизированная форма бухгалтерского учета, схемы учетной регистрации, преимущества и недостатки.